bab i 1 pendahuluan

BAB I
1
1.1
PENDAHULUAN
Latar Belakang dan Permasalahan
Bumi merupakan media yang kompleks dengan tingkat heterogenitas yang
tinggi. Penelitian mengenai gelombang akustik-elastik, isotrop-anisotrop, dll
dilakukan agar dapat menggambarkan kondisi bawah permukaan bumi secara lebih
tepat. Pemodelan numerik perambatan gelombang seismik dilakukan untuk
memperkirakan perilaku gelombang seismik pada suatu kondisi tertentu yang akan
berguna dalam pemodelan mundur gelombang seismik (Virieux dkk, 2012). Pada
geofisika petroleum medium elastik dianggap sebagai medium isotrop (Thomsen,
1986). Padahal pada kenyataannya hampir semua batuan kerak merupakan medium
anisotrop. Telford dkk (1990) menyatakan bahwa jika medium dianggap sebagai
anisotrop, maka penghitungan matematis dan fisis menjadi lebik kompleks.
Penelitian mengenai medium anisotrop berkembang karena batuan ber-fracture
merupakan medium anisotrop dan pori-porinya berkaitan dengan produksi
hidrokarbon. Oleh karena itu, walaupun sulit dan jarang dilakukan, medium
anisotrop penting untuk dipelajari.
Kemampuan komputer berkembang pesat pada beberapa dekade terakhir
dan diikuti dengan perkembangan metode numerik. Perkembangan ini
dimanfaatkan untuk melakukan simulasi numerik perambatan gelombang seismik
dalam medium geologi yang kompleks (Komatitsch dan Martin, 2007). Simulasi
numerik dilakukan untuk mengetahui reaksi gelombang seismik pada kondisikondisi tertentu sehingga dapat mempermudah proses pengolahan data dan
interpretasi seismik. Apabila bumi dianggap sebagai medium isotrop, maka akan
terjadi perbedaan keceapatan dan waktu tiba gelombang. Hal ini dapat
mempengaruhi posisi kedalaman dan struktur pada model seismik. Model seismik
tersebut bila dikoreksi dengan well-tie menghasilkan gambaran yang tidak terlalu
tepat. Agar dapat diperoleh hasil koreksi well-tie yang tepat, maka bumi
diasumsikan sebagai medium anisotrop (Wild, 2011).
1
2
Salah satu metode deskritisasi yang sering digunakan untuk penghitungan
numerik adalah metode finite difference. Metode finite difference mudah dilakukan
karena memiliki grid yang teratur dan kotak. Pada perkembangannya, metode finite
difference dengan grid biasa diubah menjadi staggered-grid yang memiliki eror
lebih kecil. Menurut Huang dan Dong (2009), keakuratan dan keefektifan metode
numerik merupakan hal yang penting. Kedua hal tersebut dapat diperoleh dengan
menggunakan staggered-grid finite difference orde tinggi. Menurut Riley dkk
(2006), keakuratan diperoleh dengan meningkatkan orde penghitungan, karena
semakin besar orde maka eror menjadi semakin kecil. Metode staggered-grid finite
difference dan eror dapat dipelajari dalam penelitian ini pada bab 3.
Pemodelan numerik perambatan gelombang seismik dalam medium
anisotrop dapat diterapkan pada lapisan batubara. Rekahan-rekahan vertikal pada
batubara menyebabkan perambatan gelombang ke arah vertikal dan horisontal
berbeda. Selain itu, batubara memiliki nilai impedansi yang sangat rendah
dibandingkan dengan batuan di sekitarnya. Lapisan batubara di bawah permukaan
bumi dapat digambarkan secara lebih baik menggunakan metode seismik dengan
asumsi batubara merupakan medium elastik anisotrop.
1.2
Rumusan Masalah
Komatitsch dan Martin (2009) membuat program untuk menyelesaikan
persamaan gelombang elastik anisotrop 2D menggunakan metode finite difference
orde dua dan menerapkan kondisi batas berupa Convolutional Perfectly Matched
Layer (CPML) dengan bahasa FORTRAN. Program yang digunakan pada
penelitian ini ditulis berdasarkan program Komatitsch tersebut dengan bahasa
MATLAB. Pada penelitian ini digunakan metode finite difference orde empat dan
diterapkan model lapisan batubara sebagai medium anisotrop.
Verifikasi dalam metode numerik penting dilakukan untuk mengetahui
program sudah bekerja dengan baik. Verifikasi lapisan CPML dilakukan dengan
meninjau grafik penurunan energi pada medium homogen anisotrop yang dibatasi
dengan lapisan CPML pada keempat sisinya. Verifikasi seismogram dilakukan
3
dengan membandingkan hasil penghitungan numerik dan analitik berdasarkan
model yang dibuat oleh Sudibyo (2013) dan Dinendra (2013).
Studi kasus dilakukan dengan menggunakan model lapisan batubara
anisotrop. Perambatan gelombang seismik dalam medium anisotrop cukup sulit
untuk diidentifikasi. Untuk mempermudah proses identifikasi gelombang, dibuat
model lapisan batubara anisotrop yang dibandingkan dengan model lapisan
batubara yang dibuat oleh Pei dkk (2012). Selanjutnya dibuat model batubara yang
sedikit lebih rumit dalam bentuk model batubara tersesarkan dan model batubara
dangkal-dalam sebagai pendekatan kondisi batubara yang realistis.
1.3
Tujuan Penelitian
1. Membuat program simulasi numerik penjalaran gelombang seismik dalam
medium anisotrop dengan metode staggered-grid finite difference orde
empat menggunakan MATLAB.
2. Menerapkan program numerik perambatan gelombang seismik dalam
medium anisotrop pada model lapisan batubara.
3. Membandingkan hasil pemodelan numerik perambatan gelombang seismik
dalam medium anisotrop dengan medium isotrop.
1.4
Manfaat Penelitian
1. Program dapat digunakan untuk menyimulasikan perambatan gelombang
seismik dalam medium anisotrop.
2. Program dapat digunakan untuk mengamati perambatan gelombang seismik
dalam medium heterogen anisotrop, terutama batubara.
3. Hasil pemograman dapat digunakan untuk mengetahui perbedaan karakter
perambatan gelombang seismik pada medium anisotrop dan isotrop.